數(shù)智驅(qū)動“國之重器”出海遠航

車間內(nèi)，一臺巨大的白色設備佇立其中——圓形的刀片均勻地分布在刀盤上，一架架機械臂運作下，刀片被有條不紊地取出、替換；在高清攝像頭的實時校準下，一個個零部件被嚴絲合縫地焊接在一起；一旁的大屏幕上，設備狀態(tài)、工人位置一目了然，一行行數(shù)據(jù)不斷刷新、匯總，分析處理后轉(zhuǎn)換為簡明的圖文，讓工廠的生產(chǎn)情況盡收眼底……

站在這個刀盤直徑達15.7米、整機長度超110米的龐然大物前，人的身影顯得格外渺小。這便是“工程機械之王”——盾構機。所謂盾構機，是隧道挖掘機的一種，其最大的特點，是能夠“邊挖邊建”，在掘進的同時，構建隧道的支撐性管片。作為基建中的核心裝備，盾構機單臺零件多達數(shù)萬個，其生產(chǎn)制造難度可見一斑。

中鐵裝備信息化與數(shù)字化院院長朱永超告訴記者：“從只能靠進口到當前國產(chǎn)自主化生產(chǎn)，再到國產(chǎn)盾構機走出國門、備受世界認可……在多種數(shù)智化能力賦能下，當前，國產(chǎn)盾構機已經(jīng)完成了‘從0到1’的突破和‘從1到1000’的躍進。”

機器人為盾構機“換刀”

“這是目前我們出口海外直徑最大的盾構機，即將參與到澳大利亞西部港灣隧道的開掘建設工作中。這也是目前應用于南半球直徑最大的盾構機?！?在位于河南鄭州的中鐵工程裝備集團盾構制造有限公司（以下簡稱“中鐵裝備”）國家TBM（隧道掘進機）產(chǎn)業(yè)化中心內(nèi)，指著有五層樓高的盾構機，朱永超向記者介紹道。

伴著焊接裝卸時的一簇簇火花，記者看到，這臺即將遠渡重洋的“大塊頭”，已經(jīng)染上了濃重的數(shù)智化底色。

“盾構機上的刀片是消耗品，在挖掘過程中會不可避免地受到磨損，需要時常替換。以往都是工程師來進行人工替換，不僅流程復雜、耗時耗力，還要面臨極端環(huán)境下的高危作業(yè)風險?！敝煊莱榻B道，“現(xiàn)在，經(jīng)過全面的智能化升級，我們最新的盾構機配備了換刀機器人，可實現(xiàn)盾構機無人化毫米級精度自動換刀作業(yè)，效率較傳統(tǒng)人工提高5至8倍。”

換刀機器人并非這臺盾構機上唯一的“智能元素”。據(jù)介紹，該設備上還搭載了刀盤沖刷機器人和枕木抓取機器人，盡可能地實現(xiàn)自動化覆蓋；此外，還加裝視覺系統(tǒng)級算法，給作業(yè)機器人裝上了“眼睛”，從而實現(xiàn)機器人免示教自動切割作業(yè)。

“在視覺檢測能力支持下，通過5G專網(wǎng)，我們能夠?qū)崿F(xiàn)高清視頻的實時回傳，實現(xiàn)焊接及坡口切割作業(yè)的高效作業(yè)和實時校正，不僅提高了焊接切割效率，還能夠推動預處理作業(yè)的數(shù)字化轉(zhuǎn)型升級?！敝煊莱嬖V記者，經(jīng)過一系列數(shù)字化改造，當前盾構機關鍵零部件焊接效率獲得10倍提升，加工制造周期縮短30天。以15米級盾體為例，生產(chǎn)效率提高25%，產(chǎn)品合格率提高1.5%。

數(shù)字孿生讓盾構機制造“看得見”

除設備本身的數(shù)智化能力外，在組裝產(chǎn)線上，記者還看到了智慧工廠的管理“軟實力”。

“盾構機集機、電、液、光、控制、人工智能等技術于一體，具有高度個性化定制、產(chǎn)品種類多樣、生產(chǎn)過程離散、供應鏈復雜的行業(yè)特征?！敝煊莱硎?，“這樣的行業(yè)特點，意味著打造能夠令設計、制造、管理全環(huán)節(jié)數(shù)據(jù)流通的智慧管理平臺勢在必行。”

基于此，中鐵裝備構建基于數(shù)字孿生可視化能力和數(shù)據(jù)融合特征的智慧管理平臺，并以此為基礎，進一步建設起基于全要素場景與智慧互聯(lián)的數(shù)字孿生工廠。

“中鐵智慧工廠孿生智控平臺集產(chǎn)品設計數(shù)字化、制造流程可視化、生產(chǎn)制造智能化、園區(qū)管控智慧化功能為一體，對工廠進行了全要素數(shù)字孿生，實現(xiàn)‘人、機、料、法、環(huán)’的數(shù)據(jù)實時互聯(lián)互通?！敝煊莱榻B道，“具體而言，平臺能夠?qū)⒃O備實際運行狀態(tài)映射在孿生設備上，形成虛實同步的空間對照，實現(xiàn)故障的可視、可管、可控；此外，還能夠?qū)崟r整合各類數(shù)據(jù)采集與視頻監(jiān)控系統(tǒng)的異常信息，結(jié)合全息投影技術和車間布局圖，實現(xiàn)警示物理穿透、故障快速定位等功能。”

“當前，中國盾構機已經(jīng)占據(jù)全球70%以上市場份額，這一基建領域不可或缺的‘國之重器’也已經(jīng)邁出國門，備受世界認可?！敝煊莱锌?。他告訴記者，中鐵裝備在全國布局了20個生產(chǎn)基地，盾構機年產(chǎn)能超300臺。“相信在數(shù)智化技術驅(qū)動下，中鐵裝備將進一步實現(xiàn)從‘裝備中國’到‘裝備世界’的愿景，讓中國盾構機持續(xù)活躍在世界各地?！?/p>

作者丨張琪瑋編輯丨邱江勇美編丨馬利亞監(jiān)制丨趙晨